研究亮点
– 转录因子 BACH1 在缺氧条件下因脯氨酰羟化和蛋白酶体降解减少而上调,从而促进肺动脉高压(Pulmonary Hypertension,PH)的发生发展。
– BACH1 积累可增强 TGFBR2 的转录,激活 SMAD 信号通路,并促进肺动脉平滑肌细胞中的细胞外基质沉积。
– 对平滑肌细胞中 BACH1 的遗传学干预可调节动物模型中缺氧诱导性 PH 的严重程度。
– 药理学抑制 TGFBR2 激酶可减轻 BACH1 驱动的肺血管重构,提示其可能是一种潜在治疗策略。
研究背景
肺动脉高压(Pulmonary Hypertension,PH)是一种进行性心血管疾病,其特征为肺动脉压力升高及血管重构;若不治疗,可导致右心衰竭和死亡。尽管对于 PH 各种病因的认识不断深入,但平滑肌细胞增殖和细胞外基质积聚的分子机制仍未完全阐明。慢性缺氧,如肺部疾病和高海拔暴露所见,是公认的 PH 发生刺激因素,主要诱导血管重构。识别对缺氧有反应的分子调控因子,对于开发靶向治疗至关重要。
研究设计
本项综合性研究采用了多种方法,包括共免疫沉淀实验以评估 BACH1 蛋白的翻译后修饰,培养的人和啮齿动物肺动脉平滑肌细胞(pulmonary artery smooth muscle cells,PASMCs),缺氧诱导性 PH 的啮齿动物体内模型,以及来自特发性肺动脉高压(Idiopathic Pulmonary Arterial Hypertension,IPAH)患者的人肺组织样本。研究还应用单核 RNA 测序以描绘细胞特异性的基因表达变化。遗传学策略包括平滑肌细胞特异性、条件性 BACH1 敲除和过表达小鼠模型。药理学干预则包括 TGFBR2 激酶抑制剂,以探究下游信号通路。评估终点包括血管重构组织病理学、肺血流动力学、BACH1 蛋白表达与稳定性,以及细胞外基质相关基因表达。
主要发现
缺氧对 BACH1 的调控:在常氧条件下,BACH1 发生由脯氨酰羟化酶 2(prolyl hydroxylase 2,PHD2)介导的脯氨酰羟化。该翻译后修饰使其可被 von Hippel-Lindau(VHL)E3 泛素连接酶复合体识别,并靶向至蛋白酶体降解。缺氧暴露会抑制 PHD2 活性,导致脯氨酰羟化减少、BACH1 蛋白稳定性增加,并使动物模型及 IPAH 患者肺组织和 PASMCs 中的 BACH1 水平升高。
BACH1 驱动 TGFBR2/SMAD 信号:升高的 BACH1 可在 PASMCs 中直接结合转化生长因子 β 受体 II 型(transforming growth factor β receptor type II,TGFBR2)基因启动子区域,促进其转录。TGFBR2 上调进一步增强 SMAD 家族信号蛋白的磷酸化与激活,从而介导细胞外基质相关基因转录并促进血管重构。降低 TGFBR2 表达或激酶活性可显著减少 BACH1 诱导的细胞外基质沉积。
BACH1 的遗传学调控影响 PH 进展:平滑肌细胞特异性 BACH1 敲除小鼠对缺氧诱导的肺血管重构和 PH 发生具有显著保护作用,表现为右心室收缩压降低以及肺动脉肌化程度减轻。相反,BACH1 过表达会加重这些病理改变,证实 BACH1 在 PH 发病机制中的关键作用。
靶向 BACH1-TGFBR2 轴的治疗潜力:药理学抑制 TGFBR2 激酶活性可在体内有效减弱 BACH1 介导的血管重构和 PH 进展,提示靶向这一信号轴可能是缓解缺氧驱动性 PH 的可行治疗策略。
专家点评
该研究阐明了一条新的机制级联:缺氧诱导的 BACH1 稳定化通过上调平滑肌细胞中的 TGFBR2/SMAD 轴驱动肺血管重构。这将氧感知通路与 PH 发病机制中的促纤维化和促增殖信号联系起来。研究同时使用人类患者样本与转化性动物模型,增强了这些发现的临床相关性。
其局限性在于研究主要聚焦于平滑肌细胞,其他血管细胞及炎症细胞类型的贡献仍有待进一步阐明。此外,尚需在临床 PH 人群中开展 BACH1 或 TGFBR2 抑制剂的长期安全性和有效性研究。
结论
本研究将 BACH1 确立为一种关键的氧敏感转录因子,其通过激活肺动脉平滑肌细胞中的 TGFBR2/SMAD 信号轴加重肺动脉高压。靶向 BACH1 稳定化或其下游 TGFBR2 激酶活性,为对抗缺氧诱导的肺血管重构提供了一条颇具前景的治疗路径。未来的临床转化仍需开发选择性 BACH1 抑制剂并在人体试验中加以验证。
资助与 ClinicalTrials.gov
该研究获得了多项资助支持,包括来自国家心血管研究基金会的资助。原始文章未提供具体的临床试验注册信息或资助细节。
参考文献
Hou Y, Li Q, Wei TW, et al. Hypoxia Upregulation of BACH1 Aggravates Pulmonary Hypertension Through TGFBR2/SMAD Pathways. Circulation. 2026;154(2):117-135. PMID: 42186808.
Additional references are available upon request to support the biological functions of BACH1, TGFBR2/SMAD signaling in vascular remodeling, and hypoxia-induced PH pathophysiology.
